用于人工视觉的宽带隙金属氧化物半导体

现代人工视觉硬件可以从多端突触晶体管(MTSTs)中获益。MTST的优点包括更强的突触权重可控性，非易失性突触功能，以及多种可控参数。近年来，基于宽带隙金属氧化物半导体(MOSs)的突触晶体管在实现紫外人工视觉方面表现出良好的前景。

正在进行的科学研究试图模拟人类用来理解周围环境的五种感官。其中，大脑处理的大部分信息都是通过视觉感官获得的，说明了仿生视觉在人工系统创造中的巨大意义。

人工视觉

自动化成像协会(AIA)将人工视觉定义为任何工业或非工业应用，其中硬件和软件的组合指导设备的操作，以执行基于图像采集和处理的任务。

人类的大脑通过视觉不断地从周围环境中吸收信息，并且对物体的明显大小和光的突然变化特别敏感。人工视觉是通过处理视觉信息，使计算机能够像人脑一样快速做出决策的研究领域。

尽管人工视觉和计算机视觉之间的区别很小，但它们不应被误解。计算机视觉的目标是在编辑和分析后理解数字图像。另一方面，人工视觉只需要检查导致采取某种行动的视觉元素。例如，自动驾驶汽车的人工视觉旨在发现障碍物，以防止碰撞。

紫外线相关愿景

虽然基于红外和电磁光谱可见部分的人工视觉被广泛研究，但紫外线视觉对许多生物物种导航环境和躲避捕食者至关重要。紫外线视觉对于用于天文调查和类地行星发现的人造系统也至关重要。

宽带隙金属氧化物半导体

合适的宽带隙金属氧化物半导体(MOSs)为紫外激光驱动的突触晶体管提供了许多好处。例如，优越的光电特性，空气稳定性，工艺兼容性和成本效益。一维苔藓还具有高表面体积比的优势。神经元之间接触的地方被称为突触，是信息从一个神经元传递到下一个神经元的地方。

生物激发突触晶体管的新进展是基于使用低成本静电纺丝技术的ZnSnO纳米线。这些晶体管可以通过375 nm紫外激光成功调谐，以产生空气稳定的突触特性。为了获得必要的电信号，如成对脉冲促进(PPF)、兴奋性突触后电流(EPSC)和基于相对长期增强作用(LTP)的学习-遗忘过程，使用不同脉冲数和光强的紫外光。在ZnSnO纳米线中，自由载流子的产生受氧分子的吸附和解吸控制。

通过x射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)测量发现的SnO2/ZnO异质结构可以成功地减少紫外线辐射诱导的ZnSnO纳米线中自由载流子的重组。此外，Sn-O和Zn-O键的高结合能对器件的稳定性起着重要作用。

基于ZnSnO纳米线获得的突触特性的UV人工视觉已经在各种应用中得到了证明。例如:

可编程光电逻辑门-结合紫外光的光输入和门电压的电输入，可以用来改变“与”和“或”门。为了确认可编程的“与”和“或”逻辑门的稳定性，“与”和“或”循环已经重复了多次，并且已经证明了这两个逻辑门之间的稳定转换。

手写识别——模式识别的准确性是基于权重更新的线性和对称性。

改进的国家标准与技术研究所(MNIST)手写数字数据库被用于在ZnSnO突触晶体管上执行监督学习，用于神经形态计算。仿真显示了光电突触器件在未来神经网络计算中应用的潜力。

传统CMOS通常由独立的检测、存储和处理单元组成，这导致了显著的能量损失和计算滞后。相比之下，光电人工突触可以将记忆和信息处理与感知光的能力结合起来。基于ZnSnO光学突触阵列的信息传感/记忆处理系统可实现实时图像识别、原位记忆和识别输入数据。

前景

基于ZnSnO纳米线的新型紫外驱动突触晶体管已经通过低成本静电纺丝结合纳米线转移方法开发出来。为了获得相关的突触信号，如EPSCs、ppf和LTPs，使用一系列脉冲特征和光强度的紫外光进行管理。由ZnSnO纳米线晶体管制成的EPSCs具有更好的器件环境稳定性。此外，通过TEM和XRD检测到SnO2/ZnO异质结构表明uv诱导的自由载流子的重组减少。

参考资料及进一步阅读

周瑞福，张文新，丛浩飞，常宇，王凤云，刘旭海，金属氧化物半导体纳米线在空气稳定型紫外驱动下的人工视觉，材料科学与工程，vol . 29, 2023, 10344,ISSN 1369-8001, https://doi.org/10.1016/j.mssp.2023.107344

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